FI85768B - Foerfarande foer utfoerning av ytplasmonresonansmaetning samt i foerfarandet anvaendbar givare. - Google Patents

Foerfarande foer utfoerning av ytplasmonresonansmaetning samt i foerfarandet anvaendbar givare. Download PDF

Info

Publication number
FI85768B
FI85768B FI903357A FI903357A FI85768B FI 85768 B FI85768 B FI 85768B FI 903357 A FI903357 A FI 903357A FI 903357 A FI903357 A FI 903357A FI 85768 B FI85768 B FI 85768B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
material layer
intensity
layer
spr
palladium
Prior art date
Application number
FI903357A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI85768C (fi
FI903357A (fi
FI903357A0 (fi
Inventor
Janusz W Sadowski
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Publication of FI903357A0 publication Critical patent/FI903357A0/fi
Priority to FI903357A priority Critical patent/FI85768C/fi
Priority to EP91912624A priority patent/EP0537252B1/en
Priority to JP3511656A priority patent/JP3051166B2/ja
Priority to AU81831/91A priority patent/AU8183191A/en
Priority to US07/962,786 priority patent/US5322798A/en
Priority to PCT/FI1991/000210 priority patent/WO1992001217A1/en
Priority to DE69116366T priority patent/DE69116366T2/de
Publication of FI903357A publication Critical patent/FI903357A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI85768B publication Critical patent/FI85768B/fi
Publication of FI85768C publication Critical patent/FI85768C/fi

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection
    • G01N21/553Attenuated total reflection and using surface plasmons
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/17Nitrogen containing
    • Y10T436/173845Amine and quaternary ammonium
    • Y10T436/175383Ammonia
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/18Sulfur containing
    • Y10T436/182Organic or sulfhydryl containing [e.g., mercaptan, hydrogen, sulfide, etc.]
    • Y10T436/184Only hydrogen sulfide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/20Oxygen containing
    • Y10T436/203332Hydroxyl containing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/21Hydrocarbon
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/22Hydrogen, per se

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Description

5 1 85768
Menetelmä pintaplasmonresonanssimittauksen suorittamiseksi sekä menetelmässä käytettävä sensori
Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitettyyn, pintaplasmonresonanssi-ilmiötä hyväksikäyttävään menetelmään eri aineiden analysoimiseksi, sekä patenttivaatimuksen 5 johdanto-osassa 10 esitettyyn sensoriin menetelmän toteuttamiseksi.
Pintaplasmon on erityinen sähkömagneettinen aalto, joka etenee metallin pinnalla (H. Raether, "Surface plasmons on smooth and rough surfaces and on grat-15 ings", Springer-Verlag, Berlin, 1988). Pintaplasmonin optinen viritys voidaan saada aikaan, jos p-polarisoi-dussa kollimoidussa valonsäteessä tapahtuu kokonaisheijastus lasisubstraatin pinnalla, joka on päällystetty ohuella metallikalvolla (ns. Kretschmann-konfiguraa-20 tio). Jotta tämä tapahtuisi, fotonien impulssin tulisi sopia metallikalvon vastakkaisella pinnalla oleviin • pintaplasmoneihin. Tämä tapahtuu tietyllä aallon pituudella tietyssä kriittisessä valon tulokulmassa. Ilmiö havaitaan terävänä heijastuneen valon inten-25 siteetin miniminä muutettaessa tulokulmaa. Kulma tai aallonpituus, jolla tämä putous tapahtuu, riippuu ratkaisevasti metallikalvon päällä olevan pintakerroksen ominaisuuksista, ja sen vuoksi ilmiötä voidaan käyttää valvomaan tällä pintakerroksella tapahtuvia 30 muutoksia, jotka johtuvat esim. tietystä kemiallisesta ...· tai biologisesta reaktiosta, tai tietyn aineen kon- sentraation muutoksesta tämän pinnan välittömässä läheisyydessä.
35 Periaatteessa mitä tahansa ainetta, jonka dielektrinen funktio on negatiivinen, voidaan käyttää plasmonien viritykseen. Useimmat metallit täyttävät tämän vaatimuksen näkyvän aallonpituuden alueella. Ideaalisella 2 85768 materiaalilla (SPR-materiaali) tulisi olla negatiivinen dielektrisen vakion reaaliosan kerron ja mahdollisimman suuri tämän kertoimen itseisarvo ja samalla mahdollisimman pieni imaginäärisen osan kertoimen 5 itseisarvo. Aikaisemmissa SPR-ilmiötä hyväksikäyt tävissä menetelmissä metalleja ja niiden paksuuksia on yleensä valittu käyttäen kriteerinä terävintä piikkiä ja heijastuneen valon intensiteetin mahdollisimman täydellistä häviämistä. Eniten käytetyt 10 metallit ovat tämän vuoksi hopea ja kulta, hopean antaessa terävimmät piikit. Jyrkästä käyrästä johtuen menetelmän herkkyys on hyvä käytettäessä vakiotulokul-maa. Haluttaessa parantaa menetelmän dynamiikkaa voidaan lisäksi käyttää useita tulokulmia, joilla 15 intensiteettimittaus voidaan suorittaa samanaikaisesti, ja tällainen menetelmä on esitetty mm. GB-patenttihake-muksessa 2,197,065. Tällöin voidaan seurata myös piikin sijaintia, eli mittauksesta saadaan enemmän toisistaan riippumattomia tietoja.
20
Jotta saavutettaisiin tietty herkkyys, on SPR-materiaali lisäksi päällystetty erityisellä pintakerroksella, jolla on tietty affiniteetti tutkittavaan materiaaliin. Tässä kerroksessa tapahtuvat muutokset muodostavat 25 mittauksen perustan.
Keksinnön tarkoituksena on esittää parannus em.
menetelmiin ja esittää menetelmä ja sensori, jolla SPR-menetelmän käyttömahdollisuuksia voidaan laajentaa. 30 Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, ja sensorille on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkiosassa. Käyttämällä 35 materiaalina katalyyttisesti aktiivista materiaalia voidaan materiaalin katalyyttiset ominaisuudet ja SPR-ominaisuudet yhdistää uusia analyysimahdollisuuksia luovalla tavalla.
tl 3 85768
Menetelmässä ja sensorissa voidaan käyttää myös materiaaleja, joilla on suhteellisen suuri optinen absorptio. Tällainen materiaali, vaikka sen aikaansaama 5 piikki on leveä, on kuitenkin käytettävissä SPR- antureissa edellytyksellä, että analyysit suoritetaan oikein valitulla tulokulmalla ja aallonpituudel la .
10 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää tyypillistä keksinnön mukaisella sensorimateriaalilla saatavaa resonanssi-15 käyrää, kuva 2 havainnollistaa keksinnön mukaisen menetel män periaatetta, 20 kuva 3 esittää eräällä keksinnön mukaisella sensorilla suoritettua koetta, kuva 4 esittää eräällä perinteisellä sensorilla | : suoritettua koetta, ja 25 kuva 5 esittää erästä keksinnön mukaista sensoria .sekä siihen liittyvää oheislaitteistoa.
SPR-mittauksen onnistuminen riippuu lähinnä kahdesta 30 tekijästä.
Materiaalikerroksen materiaalin tulee sinänsä olla SPR-kelpoista, ts. sillä täytyy olla tietyt dielek-·". triset ominaisuudet, joista on ollut edellä puhetta.
.··. 35 Hyvän herkkyyden takaamiseksi tulee intensiteettiä tulokulman funktiona kuvaavassa käyrässä ainakin jonkin osuuden olla riittävän jyrkkä, jotta käyrän pieni siirtyminen tällä kohtaa materiaalikerroksen 4 85768 toisella pinnalla tapahtuvien muutosten johdosta aiheuttaisi mahdollisimman suuren intensiteetin muutoksen.
5 - Materiaalikerroksen toisella pinnalla täytyy tapahtua tutkittavan materiaalin vaikutuksesta riittävän suuren intensiteetin muutoksen aiheuttava muutos. Tällaisen muutoksen voi aiheuttaa pinnan dielektris-ten ominaisuuksien muutos sen läheisyydessä olevan 10 aineen konsentraation muutoksen johdosta.
Keksinnön mukaisesti materiaalikerros valitaan mittauksessa siten, että se toisaalta on SPR-kelpoista materiaalia sinänsä ja toisaalta sen vastakkainen, 15 säteilystä poispäin kääntynyt pinta itsessään muodostaa tutkittavan materiaalin vaikutuksesta ominaisuuksiltaan muuttuvan alueen sen ansiosta, että materiaalikerros on katalyyttista materiaalia, joka kykenee katalysoimaan jotakin kemiallista reaktiota, johon tutkittava 20 materiaali osallistuu. Vaikka kyseistä reaktiota ei tapahtuisikaan kyseisellä pinnalla, aiheuttaa jo se, että materiaalilla on katalyyttisiä ominaisuuksia tutkittavaan aineeseen nähden, tutkittavan materiaalin kerääntymisen materiaalikerroksen pinnalle riittävän 25 suuressa konsentraatiossa, jotta kyseinen muutos SPR-olosuhteissa voitaisiin mittausteknisesti havaita.
On selvää, että on olemassa toisaalta lukuisia kata-lyyttisesti aktiiveita materiaaleja, esim. metalleja, 30 jotka samalla ovat SPR-kelpoisia. Lisäksi on olemassa lukuisia aineita, jotka osallistuvat reaktioon, joita ainakin jokin SPR-kelpoinen materiaali kykenee katalysoimaan heterogeenisessä katalyysissä, jossa katalyytti ja reagoiva materiaali ovat eri faasissa. Menetelmässä 35 käytettävä heterogeeninen katalyytti voidaankin valita tutkittavan materiaalin ja katalyytin SPR-kelpoisuuden mukaan. Eräinä heterogeenisessä katalyysissä yleisesti käytettyinä aineina, joiden dielektrisen vakion il 5 85768 reaaliosa on negatiivinen, voidaan mainita titaani, koboltti, nikkeli, platina, alumiini ja palladium. Kyseisten materiaalien perinteisiä SPR-menetelmiä varten liian heikot ominaisuudet (esim. terävän 5 intensiteettiminimin aiheuttavan tulokulman kohdalla sijaitsevan selvän piikin puuttuminen) eivät enää ole esteenä lähdettäessä soveltamaan kyseisiä materiaaleja nykyisen keksinnön mukaisesti. Lisäksi on huomattava, että vaikka edellä onkin lueteltu puhtaita metalleja, 10 voidaan menetelmässä käyttää lisäksi katalyyttisesti aktiiveja metalliseoksia tai jopa puolijohteita, sillä edellytyksellä että niiden dielektrisen vakion reaaliosa on negatiivinen. Alla olevassa taulukossa on esitetty joidenkin metallien dielektriset vakiot 15 tietyllä aallonpituudella.
Taulukko. Eräiden metallien optiset vakiot
Metalli aallonpi- dielektrinen SPR- tuus (nm) vakio suhde
Ag 632,8 -18,22+i 0,48 37,96 I " Cu 632,8 -14,67+i 0,72 20,38
Au 632,8 -10,92+i 1,49 7,33 AI 650,0 -42,00+i 16,40 2,56 : V Pd 620,0 -14,40+i 14,60 0,99
Pt 640,0 -11,10+i 15,70 0,71
Ni 620,0 -9,60+i 14,09 0,68
Co 617,0 -12,10+i 18,00 0,67
Pb 650,0 -8,67+i 13,40 0,65
Ti 617,0 -6,71+i 19,86 0,34
Fe 632,8 -1,02+i 17,81 0,06
Cr 617,0 -0,84+i 20,92 0,04 V 617,0 3,41+i 21,38 -0,16 • “·· W 636,0 4,30+i 21,32 -0,20 SPR-suhde = dielektrisen vakion realiosa vastakkais-merkkisenä jaettuna imaginääriosan kertoimella 6 85768
Mittauksessa käytettävän sähkömagneettisen säteilyn aallonpituus ja säteilyn tulokulma voidaan valita SPR-materiaalin ja tutkittavan materiaalin mukaan. Yleensä SPR-menetelmien yhteydessä puhutaan valosta, 5 mutta on huomattava, että jotkut sopivat aallonpituudet saattavat olla näkyvän valon ulkopuolella IR-alueella.
Kuten kuvasta 1 näkyy, metalleilla, joilla on suhteellisen suuri optinen absorptio, resonanssikäyrän (inten-10 siteetti tulokulman funktiona) piikki on leveä ja minimikohta on täten epämääräinen. Keksinnön mukaisesti metalleilla, joilla on tällainen leveä SPR-vaste, on käyttökelpoisuutta SPR-mittauksissa, mikäli käytetään hyväksi metallien katalyyttisiä ominaisuuksia. Mittaus 15 voidaan tällöin suorittaa aina hyvällä herkyydellä sellaisessa tulokulmassa, jossa tutkittavan materiaalin mittausalueella intensiteettiä tulokulman funktiona kuvaavat käyrät ovat mahdollisimman hyvin erillään toisistaan. Tällöin voidaan käyttää hyväksi esim. 20 resonanssikäyrän laskevaa osuutta, johon vaikuttavat eniten resonanssiolosuhteissa tapahtuvat muutokset. Koko käyrän muotoa sekä minimikohdan sijaintia ei | | tarvitse määrittää, mikäli mittaus suoritetaan tietyllä ' : pitoisuusalueella.
25
Vaihtoehtoisesti absoluuttisten intensiteettiarvojen avulla tapahtuvien pitoisuusmääritysten sijasta voidaan määrittää intensiteettiarvon muutosnopeus, ts. intensiteetin aikaderivaatta lähtien siitä ajan hetkestä, 30 jolloin pinta joutui kosketuksiin tutkittavan materi aalin kanssa. Tämä kertoo aineen pitoisuuden, vaikka mittauksen lopputilanteessa käyrän tasainen osuus olisikin siirtynyt käytetyn tulokulman alueelle.
35 Kuvassa 2 on esitetty kokellisesti eräällä keksinnön mukaisella materiaalilla, palladiumilla, suoritettu koe. 13,4 nm paksu palladiumkerros peitettiin monomole-kyläärisillä Cd-behenaattikerroksilla siten, että I: 1 85768 kerrosten määrää lisättiin 2:sta 8:aan. Jokaisen kerrosparin lisäyksen jälkeen suoritettiin SPR-mittaus, ja intensiteettiä tulokulman funktiona kuvaavat käyrät rekisteröitiin. Yhden Cd-behenaattikerroksen paksuus 5 oli 3 nm. Kuvassa 2 on paljaalla palladiumpinnalla saatua käyrää merkitty kirjaimella A, kahdella kerroksella saatua käyrää kirjaimella B, neljällä kerroksella saatua käyrää kirjaimella C ja kahdeksalla kerroksella saatua käyrää kirjaimella D. Kuvasta 2 on selvästi 10 havaittavissa, että pinnalla tapahtuvat muutokset siirtävät huomattavasti laskevan käyräosuuden paikkaa, jolloin suoritettaessa mittaus sopivalla tulokulmalla, joka sijaitsee kaikissa tutkittavan materiaalin mittausalueen käyrissä niiden laskevalla osuudella, 15 jotka osuudet ovat riittävän hyvin erillään toisistaan on tuloksena vastaavasti maksimaalinen intensiteettiar-vojen muutos ja hyvä herkkyys. Kuvasta 2 käy ilmi, että materiaaleja, jotka eivät ole käytettyjä SPR-materiaaleina tiettyjen ennakkoluulojen vuoksi, voidaan 20 hyvin käyttää myös tässä tarkoituksessa, mikäli niiden katalyyttisiä ominaisuuksia käytetään samalla hyväksi.
: Koska palladiumia voidaan käyttää SPR-materiaalina, tuo se mukanaan eräitä uusia mahdollisuuksia SPR-25 analyysiin. Palladiumin katalyyttiset ominaisuudet vetyä sisältäviä aineita kohtaan tekevät sen erittäin kiinostavaksi juuri näiden aineiden analyysiin. Palladium hajottaa vetymolekyylejä pinnallaan ja sillä on hyvä affiniteetti eräisiin vetyä sisältäviin 30 aineisiin. Tätä piirrettä on tähän mennessä käytetty hyväksi vetyä sisältävien molekyylien pitoisuuksia • mittaavissa puoli johdeantureissa. Aineita, joita ' palladiumilla voidaan mitata näissä anturityypeissä, ·'· _ ovat vety, ammoniakki, rikkivety, alkoholit, etyleeni .·*· 35 jne. (J. Lundström, M. Armgarth, A. Spetz, F. Wind- quist, "Gas sensors based on catalytic metal-gate field-effect devices", Sensors and actuators, 10, 399-421 (1986)).
β 85768
Kuvassa 3 on esitetty palladiumilla suoritettu SPR-koe, jossa palladiumin pintaan on vuorotellen johdettu vetykaasua, ilmaa ja heliumia. Kuvan 3 käyrä kuvaa 5 intensiteettiarvoa, joka on saatu keksinnön mukaisella menetelmällä, ajan funktiona. Kuten kuvasta näkyy, palladiumin herkkyys vedylle on selvä, minkä lisäksi ilmiö on reversiibeli. Erikoinen ilmiö on intensiteet-tiarvon nouseminen vedyn johdosta. Koska vedyllä on 10 pienempi taitekerroin kuin ilmalla, tulisi intensiteet- tiarvojen laskea palladiumin pinnan läheisyyteen johdetun vetykaasun johdosta. Intensiteettiarvot kuitenkin nousevat huomattavasti, mikä kuvaa juuri sitä, että vety muuttaa itse palladiumin pintakerroksen 15 ominaisuuksia palladiumin katalyyttisten ominaisuuksien ansiosta. Lisäksi voidaan havaita ainoastaan vähäinen heliumin aiheuttama kuoppa käyrässä, mikä kuvaa hyvin palladiumin selektiivisyyttä vedyn suhteen.
20 Kuvassa 4 on esitetty kuvan 3 mittakaavassa perin teisellä materiaalilla, kullalla suoritettu SPR-koe. Huomattava ero palladiumiin verrattuna on se, että tässä vety aiheuttaa odotetusti intensiteettiarvojen laskemisen. Tulokset muilla kaasuilla, hiilidioksidilla 25 ja heliumilla, ovat myös odotetut.
Kuvassa 5 on esitetty eräs sensori, joka sopii erityisen hyvin käytettäväksi keksinnön mukaisessa menetelmässä. Sensori käsittää monokromaattisen valonlähteen 30 1 sekä kollimoivan optiikan 2, joka on järjestetty yhdensuuntaistamaan valonlähteestä 1 tulevan valonsäteen ja johtamaan se polarisaattorin 3 läpi tiettyyn tulokulmaan φ metallikerroksen pinnalle 5a. Metallipin-ta muodostuu valoa läpäisevän eristemateriaalin 4, 35 lasiprisman päälle kiinnitetyn metallikalvon sisäpin nasta, ja tällä pinnalla tapahtuva kokonaisheijastus : johtaa valonsäteen detektoriin 6. Valonsäde 1, optiikka 2 ja prisma 4 on järjestetty siten, että kollimoitu li , 85768 valonsäde osuu prisman ja metallikerroksen rajapintaan 5 optimaalisessa tulokulmassa φ, joka on tutkittavan aineen mittausalueella siten, että kaikkien mittauksen onnistumisen kannalta oleellisia pitoisuusarvo ja 5 vastaavien käyrien jyrkkä osuus on tulokulman kohdalla.
Tällöin saadaan pitoisuuteen verrannollinen inten-siteettiarvo tai intensiteettiarvon aikaderivaatta.
Metallikerroksen 5 toisella puolella 5b on analysoitava 10 aine, joka palladiumin ollessa metallikerroksena on siis jotain vetyä sisältävää ainetta. Tällä kohtaa voidaan käyttää esim. läpivirtauskennoa ja tämä kohta voidaan eristää muusta ympäristöstä myös selektiivisellä eristävällä kerroksella 8, kuten kalvolla, joka 15 päästää lävitse ainoastaan analysoitavaa ainetta mikäli tutkittavassa ympäristössä on muita aineita, joihin nähden materiaalikerroksen materiaalilla on katalyyttisiä ominaisuuksia. Lisäksi kuvassa on viitenumerolla 7 merkitty sinänsä tunnettua säteily-20 lämmittäjää, joka estää vesimolekyylien kondensoitumi- sen metallikerroksen pinnalle.
Tarkka tulokulman φ arvo voidaan laskea useista teki-.·· - jöistä, kuten metallikerroksen paksuudesta, valon 25 aallonpituudesta sekä eristeen 4 että metallin 5 dielektrisistä vakioista tällä allonpituudella. Esim. palladiumin ollessa metallikerroksen 5 materiaalina ja valonlähteenä He-Ne-laserin aallonpituudella 632,8 nm sekä prisman ollessa BK-7-optista lasia, palladium-30 kerroksen paksuuden tulisi olla 13 nm ja tulokulman 42,7°.
‘ Tarkkuutta ja selektiivisyyttä voidaan parantaa käyttämällä myös niin kutsuttua differentiaalimittaus-’···' 35 ta, jolloin samasta valonlähteestä tulee kaksi valon- ;· sädettä, joista toinen ohjautuu SPR-pinnan aktiiviseen osaan, ja toinen ohjautuu saman pinnan ei-aktiiviseen osaan, jolloin mittaustietoina käytetään pikemminkin 10 85768 heijastuneiden valonsäteiden intensiteettieroja kuin absoluuttista intensiteettiä.
Edellä on kuvattu ns. fixed-angle-menetelmä (vain 5 yksi tulokulma), jota toteuttava sensori on herkkä ja halpa. Keksintöä voidaan soveltaa kuitenkin myös useampaa tulokulmaa samanaikaisesti käyttävässä menetelmässä, jolloin saadaan aikaan parempi mittaus-dynamiikka. Keksintöä voidaan myös soveltaa esim. 10 hakijan aikaisemmassa patenttihakemuksessa 901186 esitetyissä sensorityypeissä.
Kaikkia edellisissä menetelmissä saatuja mittaustietoja voidaan käsitellä detektoriin yhdistelyllä mikroproses-15 sorilla 9, ja se voi tällöin myös moduloida valonläh teitä ja synkronoida detektoria.
Kaikissa em. tapauksissa sensori voidaan miniatyrisoida helposti käyttämällä saatavissa olevia elektro-optisia 20 komponentteja (LED:it, detektorit, lämmittimet) ja kuituoptisia liitäntöjä.
Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa uusien sensorimateriaalien käytön sekä uusien aineiden analy-25 soinnin SPR-ilmiön avulla tapahtuvilla mittauksilla.
Keksintöä voidaan käyttää hyvin laajalla alueella, kuten lääketieteellisessä diagnostiikassa, elintarviketeollisuudessa, prosessien valvonnassa, ympäristön tilan seurannassa, vuotojen havainnoinnissa jne.
i!

Claims (7)

1. Menetelmä pintaplasmonresonanssimittauksen (SPR) 5 suorittamiseksi, jossa sähkömagneettisen säteilyn säde (12) suunnataan sitä läpi päästävän osan (4) läpi materiaalikerroksen (5) pinnalle (5a), jolloin materiaalikerros (5) on vastakkaiselta puoleltaan (5b) saatettu yhteyteen tutkittavan materiaalin kanssa, 10 ja resonanssi-ilmiön aiheuttamaa heijastuneen säteilyn intensiteetin muutosta käytetään hyväksi tutkittavan materiaalin analysoimiseksi, tunnettu siitä, että materiaalikerros on katalyyttistä materiaalia, jonka dielektrisen vakion reaaliosa on negatiivinen käytetyl-15 lä sähkömagneettisen säteilyn aallonpituudella ja joka kykenee katalysoimaan kemiallista reaktiota, johon tutkittava materiaali osallistuu, jolloin mittaus suoritetaan sellaisella aallonpituudella ja säteilyn tulokulmalla (φ) pinnalle (5a), että heijastuneen 20 säteilyn intensiteetissä on havaittavissa vastak- kaiselle puolelle (5b) materiaalia katalyyttisten : . . ominaisuuksien johdosta kerääntyneen materiaalin : pitoisuudesta johtuva muutos
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, ;;; tunnettu siitä, että materiaalikerroksessa (5) käytetään materiaalia, jonka tyypillinen resonanssi-käyrä on ilman terävää resonanssipiikkiä.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaali on palladiumia.
..· · 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tutkittava materiaali on vetyä 35 sisältävää materiaalia, kuten vetykaasua, ammoniakkia, rikkivetyä tai orgaanista ainetta, kuten alkoholia tai hiilivetyä. i2 85768
5. Sensori patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, jolloin se käsittää sähkömagneettisen säteilyn lähteen (1) 5 materiaalikerroksen pinnan (5a), jonka kerroksen vastakkaisella puolella on elimet tutkittavan materiaalin saattamiseksi yhteyteen tällä puolella olevan kerroksen pinnan (5b) kanssa, jolloin 10 säteilynlähde (1) on suunnattu pintaan (5a) nähden siten, että säteily tulee pintaan tulokulmassa (Φ), jossa tapahtuu pintaplasmonresonanssi-ilmiö detektorin (6) pinnasta (5a) heijastuneen ja 15 resonoineen valonsäteen intensiteetin mittaamiseksi, sensorin käsittäessä edelleen laitteen (9) intensiteettiäkö jen käsittelememiseksi, tunnettu siitä, että materiaalikerros on katalyyttistä 20 materiaalia, jonka dielektrisen vakion reaaliosa on negatiivinen käytetyllä sähkömagneettisen säteilyn aallonpituudella ja joka kykenee katalysoimaan kemiallista reaktiota, johon tutkittava materiaali osallistuu . 25
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sensori, tunnettu siitä, että materiaalikerroksen (5) materiaali on materiaalia, jonka tyypillinen resonanssikäyrä on ilman terävää resonanssipiikkiä. 30
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sensori, tunnettu siitä, että materiaali on palladiumia. ii 13 85768
FI903357A 1990-07-04 1990-07-04 Foerfarande foer utfoerning av ytplasmonresonansmaetning samt i foerfarandet anvaendbar givare. FI85768C (fi)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI903357A FI85768C (fi) 1990-07-04 1990-07-04 Foerfarande foer utfoerning av ytplasmonresonansmaetning samt i foerfarandet anvaendbar givare.
EP91912624A EP0537252B1 (en) 1990-07-04 1991-07-04 Method for carrying out surface plasmon resonance measurement and sensor for use in the method
JP3511656A JP3051166B2 (ja) 1990-07-04 1991-07-04 表面プラズモン共鳴測定を行うための方法およびその測定において使用されるセンサ
AU81831/91A AU8183191A (en) 1990-07-04 1991-07-04 Method for carrying out surface plasmon resonance measurement and sensor for use in the method
US07/962,786 US5322798A (en) 1990-07-04 1991-07-04 Method for carrying out surface plasmon resonance measurement and sensor for use in the method
PCT/FI1991/000210 WO1992001217A1 (en) 1990-07-04 1991-07-04 Method for carrying out surface plasmon resonance measurement and sensor for use in the method
DE69116366T DE69116366T2 (de) 1990-07-04 1991-07-04 Verfahren zur durchführung der messung der resonanz von oberflächenplasmonen und sensor zum gebrauch in diesem verfahren

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI903357A FI85768C (fi) 1990-07-04 1990-07-04 Foerfarande foer utfoerning av ytplasmonresonansmaetning samt i foerfarandet anvaendbar givare.
FI903357 1990-07-04

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI903357A0 FI903357A0 (fi) 1990-07-04
FI903357A FI903357A (fi) 1992-01-05
FI85768B true FI85768B (fi) 1992-02-14
FI85768C FI85768C (fi) 1992-05-25

Family

ID=8530741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI903357A FI85768C (fi) 1990-07-04 1990-07-04 Foerfarande foer utfoerning av ytplasmonresonansmaetning samt i foerfarandet anvaendbar givare.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5322798A (fi)
EP (1) EP0537252B1 (fi)
JP (1) JP3051166B2 (fi)
AU (1) AU8183191A (fi)
DE (1) DE69116366T2 (fi)
FI (1) FI85768C (fi)
WO (1) WO1992001217A1 (fi)

Families Citing this family (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310349C2 (de) * 1993-03-30 2000-11-16 Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh Sensorkopf und Verfahren zu seiner Herstellung
US5606633A (en) * 1995-06-26 1997-02-25 American Research Corporation Of Virginia Chemical detector employing surface plasmon resonance excited using an optical waveguide configured as an asymmetric waveguide coupler
US5917966A (en) * 1995-12-14 1999-06-29 Motorola Inc. Interferometric optical chemical sensor
US5912456A (en) * 1996-03-19 1999-06-15 Texas Instruments Incorporated Integrally formed surface plasmon resonance sensor
US5708735A (en) * 1996-03-29 1998-01-13 Benson; David K. Fiber optic device for sensing the presence of a gas
US6331194B1 (en) * 1996-06-25 2001-12-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Process for manufacturing hollow fused-silica insulator cylinder
CA2280794A1 (en) * 1997-02-20 1998-08-27 The Regents Of The University Of California Plasmon resonant particles, methods and apparatus
US6344272B1 (en) * 1997-03-12 2002-02-05 Wm. Marsh Rice University Metal nanoshells
US6852252B2 (en) 1997-03-12 2005-02-08 William Marsh Rice University Use of metalnanoshells to impede the photo-oxidation of conjugated polymer
US7144627B2 (en) * 1997-03-12 2006-12-05 William Marsh Rice University Multi-layer nanoshells comprising a metallic or conducting shell
US5898503A (en) * 1997-03-19 1999-04-27 Texas Instruments Incorporated Surface plasmon resonance sensor with interchangeable optical element
US5783152A (en) * 1997-03-24 1998-07-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Thin-film fiber optic hydrogen and temperature sensor system
EP0988517A4 (en) * 1997-06-10 2003-03-19 Calspan Corp DETECTION OF MATERIALS FROM A CHEMICAL AGENT USING A SORBENT POLYMER AND FLUORESCENCE PROBE
US5955378A (en) * 1997-08-20 1999-09-21 Challener; William A. Near normal incidence optical assaying method and system having wavelength and angle sensitivity
EP0935131A3 (en) * 1998-02-05 2000-03-15 Fuji Photo Film Co., Ltd. Surface plasmon resonance sensor with wavelength-stabilized laser light source
US6699724B1 (en) 1998-03-11 2004-03-02 Wm. Marsh Rice University Metal nanoshells for biosensing applications
US6428811B1 (en) 1998-03-11 2002-08-06 Wm. Marsh Rice University Temperature-sensitive polymer/nanoshell composites for photothermally modulated drug delivery
US6161437A (en) * 1998-04-09 2000-12-19 Georgia Tech Research Corporation Method and apparatus for evaluating an analyte
US5986762A (en) * 1998-06-15 1999-11-16 Imation Corp. Optical sensor having optimized surface profile
US6300638B1 (en) 1998-11-12 2001-10-09 Calspan Srl Corporation Modular probe for total internal reflection fluorescence spectroscopy
MXPA01006287A (es) * 1999-10-21 2002-04-17 Nidek Kk Aparato para determinar una cantidad de ablacion de cornea y aparato quirurgico para una cornea.,.
US7198939B2 (en) * 2000-01-28 2007-04-03 Agilent Technologies, Inc. Apparatus for interrogating an addressable array
JP4649035B2 (ja) * 2000-10-18 2011-03-09 株式会社トプコン 眼特性測定装置
US6964089B2 (en) * 2001-04-02 2005-11-15 Ramirez Albert F Sink flange assembly installation method and tool
FI118061B (fi) * 2001-09-24 2007-06-15 Beanor Oy Menetelmä ja bioanturi analyysiä varten
US7300798B2 (en) * 2001-10-18 2007-11-27 Agilent Technologies, Inc. Chemical arrays
FI115166B (fi) 2001-12-31 2005-03-15 Biofons Oy Diagnostisia menetelmiä
US20070059760A1 (en) * 2002-02-21 2007-03-15 Dorsel Andreas N Multi-featured arrays with reflective coating
US6791690B2 (en) * 2002-04-30 2004-09-14 Agilent Technologies, Inc. Reading dry chemical arrays
US6768550B2 (en) * 2002-07-26 2004-07-27 Proterion Corporation Beam shifting surface plasmon resonance system and method
AU2003286739A1 (en) * 2002-10-28 2004-05-25 University Of Washington Wavelength tunable surface plasmon resonance sensor
EP2368578A1 (en) 2003-01-09 2011-09-28 Macrogenics, Inc. Identification and engineering of antibodies with variant Fc regions and methods of using same
CA2512974A1 (en) 2003-01-13 2004-07-29 Macrogenics, Inc. Soluble fc.gamma.r fusion proteins and methods of use thereof
WO2005048917A2 (en) * 2003-06-06 2005-06-02 Medimmune, Inc. Use of epha4 and modulator or epha4 for diagnosis, treatment and prevention of cancer
DE10335533A1 (de) * 2003-07-31 2005-02-17 "Stiftung Caesar" (Center Of Advanced European Studies And Research) Berührungsloser Dehnungssensor
JP4664298B2 (ja) * 2004-08-24 2011-04-06 富士フイルム株式会社 表面プラズモン共鳴分析における解離定数の算出方法
JP2006125860A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Fujikura Ltd 表面プラズモンセンサ及び表面プラズモン測定装置
ES2707152T3 (es) 2005-04-15 2019-04-02 Macrogenics Inc Diacuerpos covalentes y usos de los mismos
US8217147B2 (en) 2005-08-10 2012-07-10 Macrogenics, Inc. Identification and engineering of antibodies with variant Fc regions and methods of using same
AU2007244683A1 (en) 2006-04-27 2007-11-08 Pikamab, Inc. Methods and compositions for antibody therapy
JP5764290B2 (ja) 2006-06-26 2015-08-19 マクロジェニクス,インコーポレーテッド FcγRIIB特異的抗体およびその使用法
JP4478773B2 (ja) * 2006-07-31 2010-06-09 国立大学法人九州大学 硫化物の悪臭を高感度で検知するセンサ
AU2008246442B2 (en) 2007-05-04 2014-07-03 Technophage, Investigacao E Desenvolvimento Em Biotecnologia, Sa Engineered rabbit antibody variable domains and uses thereof
CN101821288A (zh) 2007-06-21 2010-09-01 宏观基因有限公司 共价双抗体及其用途
MX2010010737A (es) 2008-04-02 2010-12-20 Macrogenics Inc Anticuerpos especificos para her2/neu y metodos para utilizar los mismos.
CN102046655B (zh) 2008-04-02 2016-09-14 宏观基因有限公司 Bcr-复合体-特异性抗体和其使用方法
JP5291378B2 (ja) * 2008-05-15 2013-09-18 スタンレー電気株式会社 フォトカソード装置
EP2282770B1 (en) 2008-06-04 2018-03-07 MacroGenics, Inc. Antibodies with altered binding to fcrn and methods of using same
KR20110104032A (ko) 2008-12-19 2011-09-21 마크로제닉스, 인크. 공유결합형 디아바디 및 이의 용도
JP5452140B2 (ja) * 2009-09-03 2014-03-26 日本航空電子工業株式会社 水素検出用表面プラズモン共鳴素子、表面プラズモン共鳴式光学水素検出器及び表面プラズモン共鳴を利用して光学的に水素を検出する方法
TR201804897T4 (tr) 2009-10-07 2018-06-21 Macrogenics Inc Fukosi̇lasyon ölçüsünün deği̇şi̇mleri̇nden dolayi geli̇şmi̇ş efektör i̇şlevi̇ sergi̇leyen fc bölgesi̇ni̇ i̇çeren poli̇pepti̇tler ve bunlarin kullanimlarina yöneli̇k yöntemler
JP2011106928A (ja) * 2009-11-16 2011-06-02 Niigata Univ 水素吸着検知センサ及び水素吸着検知装置
AU2011286024B2 (en) 2010-08-02 2014-08-07 Macrogenics, Inc. Covalent diabodies and uses thereof
RS59589B1 (sr) 2010-11-05 2019-12-31 Zymeworks Inc Dizajniranje stabilnog heterodimernog antitela sa mutacijama u fc domenu
CN104080804B (zh) 2011-05-21 2017-06-09 宏观基因有限公司 去免疫化的血清结合结构域及其延长血清半衰期的用途
EP2758422A1 (en) 2011-09-23 2014-07-30 Technophage, Investigação E Desenvolvimento Em Biotecnologia, SA Modified albumin-binding domains and uses thereof to improve pharmacokinetics
SG11201400879SA (en) 2011-09-23 2014-04-28 Technophage Investigação E Desenvolvimento Em Biotecnologia Sa Anti-tumor necrosis factor-alpha agents and uses thereof
JP6326371B2 (ja) 2011-11-04 2018-05-16 ザイムワークス,インコーポレイテッド Fcドメインにおける変異を有する安定なヘテロ二量体抗体デザイン
JP6351572B2 (ja) 2012-05-10 2018-07-04 ザイムワークス,インコーポレイテッド Fcドメインに突然変異を有する免疫グロブリン重鎖のヘテロ多量体構築物
CA3206122A1 (en) 2012-11-28 2014-06-05 Zymeworks Bc Inc. Engineered immunoglobulin heavy chain-light chain pairs and uses thereof
BR112016027888A2 (pt) 2014-05-28 2017-10-24 Zymeworks Inc construto de polipeptídeo de ligação ao antígeno isolado, polinucleotídeo isolado ou um conjunto de polinucleotídeos isolados, vetor ou conjunto de vetores, célula isolada, composição farmacêutica, uso do construto, método para tratar um sujeito com uma doença ou distúrbio, método para obter um construto, método para preparar um construto, meio de armazenamento legível por computador, método para produzir um construto de polipeptídeo de ligação com antígeno bi-específico e método para preparar um construto de polipeptídeo de ligação com antígeno isolado
CN104359867A (zh) * 2014-10-27 2015-02-18 李博 一种以钯为靶材制备表面等离子体共振芯片的方法
KR102668727B1 (ko) 2015-04-24 2024-05-28 제넨테크, 인크. 다중특이적 항원-결합 단백질
EP3359576A4 (en) 2015-10-08 2019-08-28 Zymeworks Inc. ANTIGENBINDING POLYPEPTIDE CONSTRUCTS WITH KAPPA AND LAMBDA LIGHT CHAINS AND USES THEREOF
CN107188125B (zh) * 2017-05-16 2019-05-14 南京航空航天大学 兼备太阳能强化吸收与热催化属性的纳米流体及制备方法
RU2019142330A (ru) 2017-06-30 2021-07-30 Займворкс, Инк. Стабилизированные химерные fab
EP3791164B1 (en) 2018-05-11 2023-07-19 Carrier Corporation Surface plasmon resonance gas detection system
DE102019003021A1 (de) * 2019-04-29 2020-10-29 Dräger Safety AG & Co. KGaA Gaserfassungsvorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Parameters eines Gases
US11231365B2 (en) * 2019-07-08 2022-01-25 Hanwha Systems Co., Ltd. Apparatus and method for infrared imaging
WO2024161009A1 (en) 2023-02-03 2024-08-08 Beech Biotech Sa Compositions and uses thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4765705A (en) * 1983-03-11 1988-08-23 Gte Laboratories Incorporated Grating surface plasmon coupler
GB8620193D0 (en) * 1986-08-19 1986-10-01 Emi Plc Thorn Chemical sensor
GB2197065A (en) * 1986-11-03 1988-05-11 Stc Plc Optical sensor device
NL8700851A (nl) * 1987-04-10 1988-11-01 Tno Werkwijze en inrichting voor het detecteren van zeer lage concentraties van een in een meetmedium aanwezige chemische component onder toepassing van oppervlakte-plasmonresonantie en elektrochemisch gestimuleerde adsorptie.
DE68907519T2 (de) * 1988-05-10 1993-10-21 Amersham Int Plc Biosensoren.
GB8906776D0 (en) * 1989-03-23 1989-05-10 Amersham Int Plc Assay method using surface plasmon resonance spectrometry
GB8906781D0 (en) * 1989-03-23 1989-05-10 Amersham Int Plc Assay method using surface plasmon resonance spectrometry

Also Published As

Publication number Publication date
EP0537252B1 (en) 1996-01-10
EP0537252A1 (en) 1993-04-21
DE69116366T2 (de) 1996-05-30
WO1992001217A1 (en) 1992-01-23
AU8183191A (en) 1992-02-04
US5322798A (en) 1994-06-21
FI85768C (fi) 1992-05-25
JPH06501546A (ja) 1994-02-17
DE69116366D1 (de) 1996-02-22
FI903357A (fi) 1992-01-05
JP3051166B2 (ja) 2000-06-12
FI903357A0 (fi) 1990-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI85768B (fi) Foerfarande foer utfoerning av ytplasmonresonansmaetning samt i foerfarandet anvaendbar givare.
US5986762A (en) Optical sensor having optimized surface profile
US6320991B1 (en) Optical sensor having dielectric film stack
EP2449363B1 (en) Optical sensing device and method for detecting samples
JP4911606B2 (ja) 全反射減衰型光学プローブおよびそれを用いた水溶液分光測定装置
US6421128B1 (en) Coupled plasmon-waveguide resonance spectroscopic device and method for measuring film properties in the ultraviolet and infrared special ranges
US8216518B2 (en) Plasmon resonance sensing apparatus and sensing system thereof
Niggemann et al. Remote sensing of tetrachloroethene with a micro-fibre optical gas sensor based on surface plasmon resonance spectroscopy
Ho et al. Application of white light-emitting diode to surface plasmon resonance sensors
US20090187350A1 (en) Biosensing apparatus and system
CN101294900B (zh) 高精细度腔表面等离子体共振传感装置
US10190981B2 (en) Multimode spectroscopy apparatuses and methods
Sazhin et al. Sensor methods of ammonia inspection
US20110122412A1 (en) Devices and methods for optical detection
Kano et al. Grating-coupled surface plasmon for measuring the refractive index of a liquid sample
Goswami et al. Fiber optic chemical sensors (FOCS): An answer to the need for small, specific monitors
EP4103929B1 (en) Method of analysis of refractive index using a polarisation-sensitive optical sensor and sensor system comprising the optical sensor
Afsheen et al. Investigation of Surface Plasmon Polaritons based Gas sensor: Far and Near field Analysis
Desfours et al. Experimental investigation of droplet biosensing by multi-wavelength plasmonic
Loyez et al. Plasmonic Fiber Bragg Gratings: Towards Affordable Biosensors Insulin Biotrapping Using Plasmofluidic Chips: A Benchmark
Mosavian Microcavity surface plasmon resonance bio-sensors
Le et al. High-performance, robust, and compact grating-based surface plasmon resonance sensor for biosensing: utilizing a tunable laser
Cacciari et al. Optical gas sensing
Tabib-Azar et al. Optical Chemical Sensors
MX2007005838A (es) Dispositivo de resonancia de plasmones superficiales para la deteccion de vapores de hidrocarburos.

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS

MA Patent expired